催化裂化工藝原理技術(shù)培訓(xùn)課件

催化裂化工藝原理技術(shù)培訓(xùn)2006年3月催化裂化工藝原理技術(shù)培訓(xùn)1目錄CH1催化裂化概述CH2原料和產(chǎn)品CH3催化裂化的反應(yīng)種類CH4反應(yīng)機(jī)理與方程式CH5流態(tài)化的基本原理與催化劑輸送CH6反應(yīng)－再生工藝技術(shù)CH7催化裂化的三大平衡CH8催化裂化的一些基本概念CH9催化裂化工藝流程目錄CH1催化裂化概述2CH1催化裂化概述1、概述1）催化裂化是目前我國最重要的二次加工工藝，是最重要的重質(zhì)油輕質(zhì)化過程之一。2）肩負(fù)著我國80%以上汽油與30%以上柴油的生產(chǎn)任務(wù)。CH1催化裂化概述1、概述33）這是由我國原油重質(zhì)餾分多的特點(diǎn)決定的。4）大于350℃餾分占60%-70%以上5）必須有強(qiáng)大的二次加工工藝，滿足國民經(jīng)濟(jì)對輕質(zhì)油品的需求。3）這是由我國原油重質(zhì)餾分多的特點(diǎn)決定的。42、我國催化裂化（重油催化）發(fā)展簡述2.1、五十年代引進(jìn)前蘇聯(lián)移動床催化裂化（小球催化劑）1965年五朵金花之一流化催化裂化在撫順石油二廠建成投產(chǎn)五朵金花：催化裂化、催化重整、延遲焦化、尿素脫蠟、微球催化劑與添加劑2、我國催化裂化（重油催化）發(fā)展簡述2.1、五十年代引進(jìn)前蘇52.2、七十年代分子篩催化劑的出現(xiàn)，帶動了提升管催化裂化技術(shù)的發(fā)展。2.3、1984年石家莊煉油廠大慶全常渣催化裂化的工業(yè)運(yùn)行，翻開了我國重油催化裂化的新篇章。2.4、九十年代初，前郭煉油廠實(shí)現(xiàn)了吉林原油全減壓渣油催化裂化；1998年大慶全減渣在燕化煉油廠實(shí)行了工業(yè)化。2.5、九十年代，催化裂化家族技術(shù)生產(chǎn)低烯烴成為催化裂化技術(shù)的又一新領(lǐng)域。2.2、七十年代分子篩催化劑的出現(xiàn)，帶動了提升管催化裂化技術(shù)62.6、新世紀(jì)初，兩段提升管催化裂化技術(shù)工業(yè)化，是提升管催化裂化技術(shù)的又一新里程碑2.7、多種汽油降烯烴技術(shù)與催化劑的開發(fā)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，滿足環(huán)保法規(guī)要求。MGD、MIP、FDFCC、ARFCC(輔助提升管)DOCO、LBO等系列降烯烴催化劑2.6、新世紀(jì)初，兩段提升管催化裂化技術(shù)工業(yè)化，是提升管催化7（1）經(jīng)過半個多世紀(jì)的發(fā)展，工藝技術(shù)已非常成熟（2）能最大量生產(chǎn)高RON汽油組分與低碳烯烴（3）原料適應(yīng)性較廣（從VGO、CGO、DAO到AR、VR）

3.催化裂化的技術(shù)特點(diǎn)（1）經(jīng)過半個多世紀(jì)的發(fā)展，工藝技術(shù)已非常成熟3.催化裂化的8（4）反應(yīng)轉(zhuǎn)化深度較高，輕油及LPG收率較高（5）裝置壓力等級不高，操作條件相對緩和，投資較省(相對加氫裂化)（6）LPG中含有大量低分子烯烴，利用價值非常高，能生產(chǎn)出高附加值產(chǎn)品（4）反應(yīng)轉(zhuǎn)化深度較高，輕油及LPG收率較高94催化裂化的發(fā)展方向1）繼續(xù)改進(jìn)工藝、設(shè)備、催化劑技術(shù)，提高輕收，多吃重劣油，長周期運(yùn)行。2）清潔燃料生產(chǎn)。3）開發(fā)新的催化裂化工藝和催化劑。4）環(huán)保生產(chǎn)，減少污染物排放。5）催化裂化與其它工藝相結(jié)合。6）過程模擬與計算機(jī)過程自控研究應(yīng)用。7）新型的催化裂化材料的開發(fā)。4催化裂化的發(fā)展方向1）繼續(xù)改進(jìn)工藝、設(shè)備、催化劑技術(shù)，提10CH2催化裂化原料和產(chǎn)品主要分餾分油和渣油兩大類。最初催化裂化所用原料有直餾減壓餾分油VGO、焦化重餾分油CGO。后來摻煉更重的油品做為催化裂化原料，減壓渣油、脫瀝青減壓渣油、加氫處理重油等摻入減壓餾分油中混合進(jìn)料。摻入量：受金屬含量和殘?zhí)剂肯拗?。CH2催化裂化原料和產(chǎn)品主要分餾分油和渣油兩大類。112.1.1催化裂化原料：VGO、VR、AR

CGOcokeroil

DAOdeasphaltedoil

比重：0.86-0.93殘?zhí)迹?.3-10

Ni+V：3-10PPmH含量：11.8-13%

氫平衡是制約催化裂化產(chǎn)品分布的關(guān)鍵。2.1原料2.1.1催化裂化原料：VGO、VR、AR

122.1.2評價催化裂化原料的指標(biāo)：餾分組成、特性因數(shù)K值、相對密度、苯胺點(diǎn)、殘?zhí)?、含硫量、含氮量、金屬含量?）餾分組成：流程范圍300－500℃，密度小于0.92g/cm3。2）烴類族組成：環(huán)烷烴多的原料，易裂化LPG、GAS多，RON高，催化理想原料。2.1.2評價催化裂化原料的指標(biāo)：13烷烴多的原料，易裂化，產(chǎn)氣體高，gas少，RON低。芳烴多，難裂化，LPG、GAS少，生焦量多。烴類的生焦能力排序：芳烴>烯烴>環(huán)烷烴>烷烴3）特性因數(shù)K標(biāo)明原料的裂化性能和生焦傾向，K值越大，易裂化，生焦傾向小。烷烴多的原料，易裂化，產(chǎn)氣體高，gas少，RON低。144）殘?zhí)挤从沉嗽现猩刮镔|(zhì)的多少。餾分油0.4％，渣油4－8％，生焦大，熱量過剩，因此現(xiàn)在的催化裂化要解決生焦量大的問題，解決剩余熱的問題。5）含硫、含氮4）殘?zhí)?5硫含量多，轉(zhuǎn)化率下降、汽油產(chǎn)率下降、氣體產(chǎn)率上升，產(chǎn)品選擇性差，小于0.3％氮含量多，堿性氮化物能強(qiáng)烈吸附在催化劑表面，中和酸性中心，造成活性降低，小于0.5％；中性氮化物對使油品安定性下降。6）金屬含量：鈉、鐵、鎳、釩、銅要嚴(yán)格限制重金屬含量，對催化劑產(chǎn)生毒素作用，活性下降，選擇性差，生焦大。硫含量多，轉(zhuǎn)化率下降、汽油產(chǎn)率下降、氣體產(chǎn)率上升，產(chǎn)品選擇性16鈉通過電脫鹽控制小于1ug/g。鎳小于10ug/g，釩小于1ug/g。鈉通過電脫鹽控制小于1ug/g。172.2產(chǎn)品：2.2.1三大產(chǎn)品1）氣體氣體產(chǎn)率10－20％——H2,H2S——C1-C2干氣10-20%——C3-C4液態(tài)烴2）液體：包括汽油、柴油、重柴油、油漿2.2產(chǎn)品：2.2.1三大產(chǎn)品18液體產(chǎn)率80％左右，汽油40－50％，柴油30－45％，油漿5－10％。3）焦炭焦炭產(chǎn)率5－10％。焦炭分為：催化碳、附加焦碳、可汽提焦、污染焦液體產(chǎn)率80％左右，汽油40－50％，柴油30－45％，油漿192.2.2催化裂化原料和產(chǎn)品特點(diǎn)

products

m%

H%

drygasC1~C2<519~23LPGC3~C410~1614.9~15.5gasolineRON=88~9330~6013.2~14.0原料LCOCN=~4020~40

10~12.5(slurryoil)稠環(huán)芳烴多8.5~10coke只利用燒焦熱5~106~8LCOLightcycleoil輕循環(huán)油，即催化柴油HCOHeavycycleoil重循環(huán)油，即回?zé)捰?.2.2催化裂化原料和產(chǎn)品特點(diǎn)LCO202.2.3催化裂化產(chǎn)品富含烯烴，是寶貴的化工原料和合成高辛烷值汽油的原料：丁烯、異丁烷－－－高辛烷值汽油異丁烯－－－高辛烷值組份MTBE丙稀－－－聚丙烯、聚丙烯氰丙烷、丁烷－－－裂解制乙烯干氣中的乙烯－－－乙苯、苯乙烯、制氫C3/C4－－－民用液化氣2.2.3催化裂化產(chǎn)品富含烯烴，是寶貴的化工原料和合成高辛212.3原料與產(chǎn)品分析指標(biāo)1原料指標(biāo)餾程，含水，密度，殘?zhí)挤治鰣蟾娈a(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)控制汽油：10％不大于70℃干點(diǎn)不大于210℃液化氣：C5含量(v/v)不大于3％柴油：閃點(diǎn)不小于55℃2.3原料與產(chǎn)品分析指標(biāo)1原料指標(biāo)22凝固點(diǎn)－10℃，0℃，＋5℃干氣：C3以上含量(v/v)不大于3％油漿：固體含量不大于2g/L密度不大于1000Kg/m3凝固點(diǎn)－10℃，0℃，＋5℃23CH3催化裂化的反應(yīng)種類3.1催化裂化主要的化學(xué)反應(yīng)1催化裂化原料主要由各種烴組成，先從單體烴角度分析其反應(yīng)行為，了解各類烴在FCC條件下發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)

詳細(xì)反應(yīng)見下圖CH3催化裂化的反應(yīng)種類3.1催化裂化主要的化學(xué)反應(yīng)24Feedcomponent

Intermediate

products(進(jìn)料組成)中間產(chǎn)品Cracking

Paraffin&sidechains

paraffin烷烴側(cè)鏈烴naphthene

olefins環(huán)烷烴烯烴Isomerization異構(gòu)化

Aromatization

芳構(gòu)化H-transfer

Cracking

olefiniso-olefinAromatic芳香烴Polymerization聚合

cokeAromatic芳香烴

Cracking

Cracking

Condensation縮合

各種烴類催化裂化反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)示意圖FeedcomponentI25催化裂化工藝原理技術(shù)培訓(xùn)課件261）烷烴：分解反應(yīng)2）烯烴：分解反應(yīng)、異構(gòu)化反應(yīng)、氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)、芳構(gòu)化反應(yīng)3）環(huán)烷烴：分解反應(yīng)、異構(gòu)化反應(yīng)、氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)4）芳香烴：脫烷基反應(yīng)、側(cè)鏈異構(gòu)化（3個C以上）、多環(huán)縮合反應(yīng)

1）烷烴：分解反應(yīng)273.2化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)1）烷烴斷鍵在正構(gòu)中間，異構(gòu)在叔C原子的?鍵。2）烯烴很活波，反應(yīng)速率快，催化主要反應(yīng)。分解反應(yīng)速率2倍烷烴，規(guī)律與烷烴相似，3.2化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)28異構(gòu)有骨架異構(gòu)、雙鍵位移異構(gòu)、幾何異構(gòu)三種。氫轉(zhuǎn)移造成汽油飽和和催化劑失活。氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)比分解反應(yīng)慢的多。低溫高活性有利于氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)，高溫相對抑止氫轉(zhuǎn)移，生產(chǎn)高辛烷值汽油。芳構(gòu)化主要是脫氫形成。異構(gòu)有骨架異構(gòu)、雙鍵位移異構(gòu)、幾何異構(gòu)三種。293）環(huán)烷烴斷鍵成烯烴和斷側(cè)鏈?zhǔn)錍原子的?鍵，速率較快。氫轉(zhuǎn)移生成大環(huán)和芳烴。4）芳核在催化裂化條件下極穩(wěn)定。脫烷基反應(yīng)在側(cè)鏈C-C之間，側(cè)鏈長易斷裂。總的來說分解反應(yīng)是主反應(yīng)：分解速率烯烴>環(huán)烷烴、異構(gòu)烷烴>正構(gòu)烷烴>芳烴辛烷值大小順序：芳烴、異構(gòu)烯烴>異構(gòu)烷烴、烯烴>環(huán)烷烴>正構(gòu)烷烴3）環(huán)烷烴斷鍵成烯烴和斷側(cè)鏈?zhǔn)錍原子的?鍵，速率較快。氫轉(zhuǎn)移30總結(jié)催化裂化反應(yīng)存在5種：分解（裂化）反應(yīng)氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)異構(gòu)化反應(yīng)芳構(gòu)化反應(yīng)縮合、聚合等生焦反應(yīng)總結(jié)催化裂化反應(yīng)存在5種：31CH4催化裂化化學(xué)反應(yīng)機(jī)理4.1正碳離子學(xué)說1、正碳離子的生成

H正碳離子:缺少一對價電子的碳所形成的烴離子，RCH+正碳離子來源:一個烯烴分子獲得一個氫離子H+

H+來源：催化劑表面CH4催化裂化化學(xué)反應(yīng)機(jī)理4.1正碳離子學(xué)說322、反應(yīng)機(jī)理以正十六烯催化裂化反應(yīng)為例說明正碳離子學(xué)說正十六烯從催化劑表面獲得一個H+生成正碳離子或者正十六烯從已生成正碳離子獲得H+

HC16H32+C3H7+C5H11-C-C10H21+C3H6+2、反應(yīng)機(jī)理33大正碳離子不穩(wěn)定，容易在β位上斷裂

HβHC5H11-C-CH2-C9H19C5H11-C=CH2+CH2-C8H17

+

+生成的正碳離子是伯正碳離子，伯正碳離子不夠穩(wěn)定易于變成仲正碳離子，又接著在β位置上斷裂。繼續(xù)反應(yīng)直至不能再斷裂的小正碳離子（C3H7+、C4H9+）為止。

正碳離子將H+還原給催化劑，本身變成烯烴，反應(yīng)終止C3H7+C3H6+H+遵循正碳離子反應(yīng)機(jī)理的反應(yīng)結(jié)果是產(chǎn)品中C3、C4、異構(gòu)物較多大正碳離子不穩(wěn)定，容易在β位上斷裂34正碳離子的穩(wěn)定程度依次是：叔正碳離子>仲正碳離子>伯正碳離子正碳離子的穩(wěn)定程度依次是：354.2石油餾分的催化裂化反應(yīng)前面從單體烴角度，討論了催化裂化過程中發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)和反應(yīng)機(jī)理，但這些研究還不能解決一些生產(chǎn)實(shí)際問題（如原料生焦）。因催化原料畢竟不是單體烴，而是組成復(fù)雜的石油餾分

在FCC反應(yīng)過程中，石油餾分中的各種烴類相互之間究竟會發(fā)生什么影響？影響的結(jié)果又如何？這些都無法從單體烴的裂化反應(yīng)中得到考察4.2石油餾分的催化裂化反應(yīng)前面從單體烴角度，討論了催化裂36研究表明，石油餾分(vGO)的FCC反應(yīng)屬于氣-固非均相催化反應(yīng)1、氣-固非均相催化反應(yīng)過程---七個步驟

外擴(kuò)散原料分子由主氣流擴(kuò)散到催化劑外表面

內(nèi)擴(kuò)散原料分子由催化劑外表面擴(kuò)散到內(nèi)表面

吸附原料分子在催化劑內(nèi)表面吸附

反應(yīng)原料分子反應(yīng)生成產(chǎn)物

脫附產(chǎn)物分子從催化劑內(nèi)表面脫附

內(nèi)擴(kuò)散產(chǎn)物分子從催化劑內(nèi)表面擴(kuò)散到外表面

外擴(kuò)散產(chǎn)物分子由催化劑外表面擴(kuò)散到主氣流構(gòu)成表面化學(xué)反應(yīng)FCC反應(yīng)的控制步驟反應(yīng)先決條件研究表明，石油餾分(vGO)的FCC反應(yīng)屬于氣-固非均相催化37吸附能力：

稠環(huán)芳烴>稠環(huán)環(huán)烷烴>烯烴>單烷基側(cè)鏈單芳>環(huán)烷烴>烷烴反應(yīng)能力：烯烴>大分子單烷基側(cè)鏈單芳>異構(gòu)烷烴、環(huán)烷烴>正構(gòu)烷烴>稠環(huán)芳烴從以上分析看出，吸附能力強(qiáng)的烴分子將首先占據(jù)cat.活性中心進(jìn)行反應(yīng)。但若吸附能力強(qiáng)，反應(yīng)能力卻差，則會阻礙其它烴分子反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，在一定反應(yīng)條件下，各種烴類在cat.上的吸附能力和反應(yīng)能力有很大差別吸附能力：從以上分析看出，吸附能力強(qiáng)的烴分子將38稠環(huán)芳烴吸附力最強(qiáng)，反應(yīng)速率最差，易生焦，不是理想催化原料。環(huán)烷烴吸附力和反應(yīng)速率都不錯，是催化比較理想的原料。稠環(huán)芳烴吸附力最強(qiáng)，反應(yīng)速率最差，易生焦，不是理想催化原料。39

2、石油餾分FCC反應(yīng)特點(diǎn)

（1）催化裂化是一個復(fù)雜的平行-順序反應(yīng)

平行-順序反應(yīng)的重要特征重質(zhì)油中間餾分汽油氣體

縮合產(chǎn)物焦炭2、石油餾分FCC反應(yīng)特點(diǎn)平行-順序反應(yīng)的40（2）提升管內(nèi)催化反應(yīng)有一次反應(yīng)和二次反應(yīng)。一次反應(yīng)完成的初產(chǎn)物繼續(xù)進(jìn)行二次反應(yīng)。有利的：烯烴異構(gòu)化、烯烴和烷烴氫轉(zhuǎn)移生成穩(wěn)定的烷烴和芳香烴。不利的：烯烴分解成干氣、丙稀和丁烯氫轉(zhuǎn)移飽和、烯烴和高分子芳烴縮合成焦。（2）提升管內(nèi)催化反應(yīng)有一次反應(yīng)和二次反應(yīng)。41因此在FCC生產(chǎn)中控制二次反應(yīng)就出現(xiàn)了幾種操作方式：

回?zé)捰突責(zé)挷僮饔蜐{的全回?zé)挷僮鲉纬剔D(zhuǎn)化的非回?zé)挷僮饕虼嗽贔CC生產(chǎn)中控制二次反應(yīng)就出現(xiàn)了幾種操作方式：424.3重油（渣油）的催化裂化反應(yīng)重油和餾分油的FCC是有差別的。4.3.1、渣油組成特點(diǎn)與減壓餾分油比較，渣油在化學(xué)組成上有以下特點(diǎn)：（1）多環(huán)芳烴及膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的含量較高渣油作催化原料時，會導(dǎo)致原料的殘?zhí)恐翟黾?，焦炭產(chǎn)率升高4.3重油（渣油）的催化裂化反應(yīng)重油和餾分油的FCC是有差43以下列舉了2個廠的餾分油和渣油的原料分析差別VGOVRVGOAR殘?zhí)?，m%0.27.50.15.0

Nim％0.24.3（2）渣油重金屬含量高，對催化劑影響大以下列舉了2個廠的餾分油和渣油的原料分析差別44鎳：一般沉積在催化劑基質(zhì)上，高溫下不會轉(zhuǎn)移到分子篩微孔中，不破壞催化劑結(jié)構(gòu)，故對催化劑活性影響不大。但鎳促進(jìn)脫氫反應(yīng)，使催化劑選擇性變差，致使氣體和焦炭產(chǎn)率增加

若氣體中H2/CH4比值較高，說明鎳污染嚴(yán)重鎳：一般沉積在催化劑基質(zhì)上，高溫下不會轉(zhuǎn)移到分子篩微孔中，不45釩：一般沉積在催化劑基質(zhì)上，并會轉(zhuǎn)移到分子篩上，破壞催化劑結(jié)構(gòu)，致使催化劑永久性失活，對催化劑活性影響大

我國原油一般Ni/V>1.0釩：一般沉積在催化劑基質(zhì)上，并會轉(zhuǎn)移到分子篩上，破壞催化劑結(jié)46鈉：加速釩的破壞作用。鈉和釩對催化劑的降活作用具有加和性

必須重視原油預(yù)處理，提高脫鹽效率，脫后含鹽＜3mg/l；其中Na+＜1mg/l。鈉：加速釩的破壞作用。鈉和釩對催化劑的降活作用具有加和性47（3）硫、氮雜質(zhì)含量較高

進(jìn)入焦炭NOx、SO2/污染大氣VR中的S、N進(jìn)入液體產(chǎn)品，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降堿性氮化物中和催化劑酸性活性中心

開發(fā)各種加氫處理--FCC組合工藝是煉化企業(yè)今后的重要發(fā)展方向！催化裂化工藝原理技術(shù)培訓(xùn)課件48（4）渣油沸點(diǎn)高、粘度大，原料霧化、氣化難度加大

與餾分油不同，在渣油催化裂化過程中，同時存在

氣-固反應(yīng)，類似餾分油反應(yīng)液-固反應(yīng)，主要是熱反應(yīng)

主要是生焦反應(yīng)少量發(fā)生熱裂化反應(yīng)

要盡量減少液-固反應(yīng)，目前主要靠高效霧化噴嘴、提高進(jìn)料段溫度（4）渣油沸點(diǎn)高、粘度大，原料霧化、氣化難度加大49渣油組成的上述特點(diǎn)，正是加工過程中所要面臨的實(shí)際問題4.3.2、渣油催化裂化需解決的關(guān)鍵問題（1）提升管予提升段要有適當(dāng)高溫、適當(dāng)密度、穩(wěn)定的足量催化劑流動。（2）進(jìn)料處良好的霧化和汽化是RFCC的關(guān)鍵，油滴霧化后粒徑要與催化劑粒徑盡可能一致（60-65μm）

高效霧化噴嘴

渣油組成的上述特點(diǎn)，正是加工過程中所要面臨的實(shí)際問題50（3）大劑油比、高溫短反應(yīng)時間（4）提升管末端快分技術(shù)

快速汽提；快速分離；快速導(dǎo)出（三快技術(shù)）石油大學(xué)（北京）：FSC；CSCVQS；VSS粗旋+高升氣管與單級頂旋軟連接。（5）良好的再生技術(shù)（6）靈活方便的內(nèi)外取熱技術(shù)（7）完善穩(wěn)妥的煙氣能量回收系統(tǒng)（3）大劑油比、高溫短反應(yīng)時間51CH5流態(tài)化的基本原理與催化劑輸送主要了解流態(tài)化基本原理在催化裂化技術(shù)中具體應(yīng)用一、流化床的重要特征二、Riser中的氣-固流動三、反-再系統(tǒng)催化劑的循環(huán)四，密相輸送的基本原理五，充氣流動壓降的計算CH5流態(tài)化的基本原理與催化劑輸送主要了解流態(tài)化基本原理在521、幾個概念固體、氣體、液體—流體、非流體，流化介質(zhì)流化—在流化介質(zhì)的作用下，使特定的固體粒子（例如CAT）具有流體性質(zhì)聚式流化—以氣體為流化介質(zhì)；重點(diǎn)討論散式流化—以液體為流化介質(zhì)；流化床一、流化床的重要特征1、幾個概念一、流化床的重要特征532、流化床形成條件：容器（分布器）特定固體顆粒（A、B、C、D）CAT—A流化介質(zhì)

固定床：固體顆粒緊密接觸呈堆積態(tài)氣速μf較小Lgμf=Klg△P（線性）2、流化床形成條件：54流化床：

μf

↑固體顆粒開始松動，脫離緊密接觸

μf

繼續(xù)↑床層開始膨脹，顆粒被氣流懸浮，作不規(guī)則運(yùn)動—形成流化床

μf

再

↑在一定范圍△P＝C（基本不變）輸送床：

μf

繼續(xù)↑μf

>

μ帶（帶出速度）固體粒子被氣流帶出；△P↓

μf

越大，粒子帶出越多流化床：55幾組數(shù)據(jù)

臨界流化速度μ臨~0.05-0.07cm/s(0.5-0.7×10-3m/s)工業(yè)再生器μf

＝0.6-1.0m/s

μf

/μ臨~1000(流化系數(shù))帶出速度μ帶~0.05-0.07m/s固定床μf

＜

μ臨流化床μ臨＜

μf＜

μ帶輸送床μf>

μ帶膨脹比=H(實(shí)際床高)/起始流化床高幾組數(shù)據(jù)563、流態(tài)化域的分類散式流化床

μf

超過μ臨不多，固體顆粒開始脫離接觸，散在流化介質(zhì)中，床層界面清晰穩(wěn)定，已具有流體特性鼓泡流化床μf

↑流化床中出現(xiàn)氣體聚集相（氣泡），氣泡上升至床面破裂，部分顆粒揚(yáng)析到床層上面，形成稀相區(qū)，稀密相界面清晰。湍動床μf

↑到一段定程度，氣泡不穩(wěn)定，分裂成許多小氣泡，氣體夾帶顆?！∠酀舛仍黾樱∶芟嘟缑婺：磺?、流態(tài)化域的分類散式流化床57

快速床μf繼續(xù)↑氣體夾帶固體量達(dá)到飽和夾帶量，密相床只能靠一定的循環(huán)量維持，密相密度與循環(huán)量有關(guān)（燒焦罐）。

輸送床μf

再↑靠固體循環(huán)量也無法維持床層，進(jìn)入氣力輸送狀態(tài)（提升管反應(yīng)器）。

工業(yè)流化床能維持正常穩(wěn)定操作原因：（1）CAT顆粒不是單個運(yùn)行，而是呈絮狀（2）旋風(fēng)分離器回收量很大

快速床58流化床的重要特征-壓力降恒定現(xiàn)象流化床的重要特征-壓力降恒定現(xiàn)象59流態(tài)化域的分類流態(tài)化域的分類60二、提升管（Riser）中的氣-固流動(垂直管向上的稀相輸送)二、提升管（Riser）611、幾個重要概念（1）稀相輸送和密相輸送通常依氣固混合密度100kg/m3為界劃分稀相輸送：<100kg/m3，靠氣體流動或氣力輸送密相輸送：>100kg/m3，靠靜壓差推動在密相輸送中，cat.不被氣體加速，而是在少量氣體松動的流化狀態(tài)下，靠靜壓差的作用推動固粒運(yùn)動，這是催化劑能在設(shè)備間循環(huán)流動的原因1、幾個重要概念在密相輸送中，cat.不被氣體加速，62（2）cat.滑落與滑落系數(shù)

slipofcat.Andslipfactor弄清催化劑的滑落指的是什么現(xiàn)象？CAT顆粒是被油氣攜帶向上運(yùn)動,CAT上升速度總是比氣體上升速度慢—滑落現(xiàn)象上行式Riser有此現(xiàn)象分析：一般φ>1.0

φ;φ~1.0m/s

φ當(dāng)氣速太小,氣流已不足支持固粒,固體密度增大,出現(xiàn)騰涌時的速度—噎塞速度

(Cat和空氣實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1.5m/s)滑落系數(shù)定義：（2）cat.滑落與滑落系數(shù)slipofcat.A63圖中可見：隨氣速增加，滑落系數(shù)下降；當(dāng)氣速超過20m/s以后，滑落系數(shù)接近1.0說明增大氣速有利于減少返混現(xiàn)象工業(yè)提升管推薦油氣線速予提升段3-5m/s進(jìn)料段5-7.5m/s提升管出口8-18m/s圖中可見：64三、催化劑的循環(huán)1、輸送線路的幾種流動情況氣固同時向下流動：待生斜管（待生立管）、再生斜管氣固同時向上流動：Riser、燒焦罐稀相管氣體向上、固體向下流動：汽提段屬稀相輸送，其它均為密相輸送三、催化劑的循環(huán)屬稀相輸送，其它均652、催化劑的循環(huán)流動輸送

與壓力平衡壓力平衡是實(shí)現(xiàn)催化劑在工業(yè)裝置中循環(huán)流動與輸送的前提。

原則

推動力=阻力

關(guān)鍵

設(shè)備標(biāo)高與密度再生催化劑待生催化劑2、催化劑的循環(huán)流動輸送

與壓力平衡壓力平衡是實(shí)現(xiàn)66壓力平衡計算壓力平衡計算67U型管兩端水的密度發(fā)生變化當(dāng)閥門打開時，水將由1點(diǎn)自動流向2點(diǎn)

早期的Ⅳ

流化催化裂化裝置催化劑的循環(huán)流動同此原理

增壓風(fēng)Cat.3、密相輸送的基本原理U型管兩端水的密度發(fā)生增壓風(fēng)Cat.3、密相輸送的基本原理68圖中管路壓降有：管路摩擦壓降⊿Pf，管

閥壓降⊿Pv因方向、速度變化產(chǎn)生的壓降⊿PaCat.流經(jīng)1、2兩點(diǎn)間的壓降：Cat.由1點(diǎn)流向2點(diǎn)Cat.由2點(diǎn)流向1點(diǎn)

12料柱靜壓如何確定？4、充氣流動壓降的計算

重點(diǎn)討論料柱靜壓的計算圖中管路壓降有：12料柱靜壓4、充氣流動壓降的計695、料柱靜壓的計算–關(guān)鍵是確定密度（1）由氣-固流量確定，

稱其為實(shí)際密度適用條件：固粒向下流動或滑落系數(shù)等于1時的固粒向上流動5、料柱靜壓的計算–關(guān)鍵是確定密度（1）由氣-固流量確定70（2）由實(shí)測壓差確定，

稱其為視密度

要特別注意實(shí)際密度與視密度的差別！(雖數(shù)值相差不大)由實(shí)際密度和視密度計算的⊿P有不同的含義！

（2）由實(shí)測壓差確定，稱其為視密度71（3）工業(yè)裝置催化劑密度藏量計算（3）工業(yè)裝置催化劑密度藏量計算72CH6反應(yīng)－再生工藝技術(shù)一、概述

反應(yīng)再生系統(tǒng)是催化裂化裝置的核心，優(yōu)秀的組合直接決定了裝置的運(yùn)行效益。1、反應(yīng)系統(tǒng)（1）、作用：為高溫CAT與重質(zhì)原料油提供接觸反應(yīng)的空間和時間CH6反應(yīng)－再生工藝技術(shù)一、概述73（2）、形式：提升管反應(yīng)器：重質(zhì)油加工——內(nèi)提升管、外提升管兩段提升管汽油改質(zhì)——雙提升管（FDFCC）輔助提升管(ARFCC)MIP工藝（兩反應(yīng)區(qū)，上粗下細(xì)）

提升管+床層反應(yīng)：多產(chǎn)低烯烴氣體工藝（DCC）（2）、形式：74（3）、結(jié)構(gòu)：●予提升段：提供均勻流動的熱Catuf--3-5m/sT--680-700℃γ–400-450kg/m3●進(jìn)料段:僅汽化不反應(yīng)高效霧化噴嘴霧化油滴Dmf60-65μT–550-580℃霧化蒸汽量5-6%（FEED)

（3）、結(jié)構(gòu)：75反應(yīng)段：t–480-520℃τ—常規(guī)提升管2-3s最大產(chǎn)輕質(zhì)油0.8-1.0s多產(chǎn)LPCτ↑汽油改質(zhì)降烯烴τ↑4-6sT↓反應(yīng)段：t–480-520℃76●快速分離區(qū)：慣性分離—傘帽；倒L；三葉型等效率70-80%；兩級頂旋分器離心力分離—粗旋分器；FSC、CSC、VQS等效率95-98%；單級頂旋分器★三快分離技術(shù)—快速汽提、快速分離、快速引出●汽提段—汽提出隱含在催化劑內(nèi)富含氫的重質(zhì)烴類；結(jié)構(gòu)—圓筒形設(shè)備內(nèi)裝多層擋板或無擋板擋板—人字、圓盤、折邊高效擋板催化劑呈移動床向下流動、汽提蒸汽向上流動蒸汽量3-4‰（催化劑循環(huán)量）

●影響因素—汽提段藏量、汽提時間、汽提蒸汽量、氣固的接觸效率、及汽提段溫度。

●快速分離區(qū)：77（4）、反應(yīng)沉降器：安裝提升管末段、快分設(shè)備、汽提段頂旋分器、油氣集氣室等的圓筒形設(shè)備（4）、反應(yīng)沉降器：782、再生系統(tǒng)（1）作用：燒去沉積在催化劑表面、內(nèi)部與孔隙內(nèi)的積碳，恢復(fù)催化劑活性（2）、形式：①、流化床類型：湍流床再生、輸送床（快速床）再生（燒焦罐稀相管）②、燒焦流程：單段再生、兩段再生2、再生系統(tǒng)79（1）物料平衡（2）壓力平衡（3）熱平衡（4）焦碳平衡（5）催化劑平衡（6）油漿固體含量平衡（7）水平衡（8）氧平衡（9）重金屬平衡（10）氫平衡4、反應(yīng)再生系統(tǒng)十大平衡

（1）物料平衡4、反應(yīng)再生系統(tǒng)十大平衡80進(jìn)料與產(chǎn)品中的氫含量

原料—12-13.5%

干氣（C2以下氣體）>19%

LPG（C3+C4）>15%

汽油—12.9-13.5%

輕柴油—10.2-11.9%

油漿—9.2-10.5%

焦碳—7~8%

努力降低干氣產(chǎn)率提高輕質(zhì)產(chǎn)品收率，有現(xiàn)實(shí)意義

降低干氣產(chǎn)率比降低焦碳產(chǎn)率意義更大進(jìn)料與產(chǎn)品中的氫含量

原料—12-13.5%

干氣（C281五、反再系統(tǒng)幾個重要的參數(shù)控制

1、原則控制流程五、反再系統(tǒng)幾個重要的參數(shù)控制

1、原則控制流程822、反應(yīng)壓力開工中兩器流化后，進(jìn)料前—開工蝶閥進(jìn)料后，氣壓機(jī)未升速—入口放火炬生產(chǎn)運(yùn)行中—?dú)鈮簷C(jī)轉(zhuǎn)速（反飛動量）3、提升管反應(yīng)器

目標(biāo)：進(jìn)料量、最多的目的產(chǎn)品措施：（1）量體裁衣、選擇催化劑（2）氣固兩相良好的接觸環(huán)境（3）適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)時間τ（終止劑）（4）高效霧化噴嘴與快分系統(tǒng)（5）滿足需要的C/O（6）選擇合適的反應(yīng)溫度2、反應(yīng)壓力83

4、再生壓力煙機(jī)入口蝶閥；雙動滑閥5、燒焦效果一般要求再生劑殘?zhí)迹?.1%影響因素：高效再生工藝，氣固良好的接觸條件再生溫度再生催化劑藏量與燒焦時間氧分壓4、再生壓力846、催化劑跑損正常單耗0.5-1.0kg/t，高單耗1.5-2.5kg/t影響催化劑損失的因素：床層流化狀態(tài)；旋分器入口濃度旋分器的回收效率η跑損

100萬噸/年RFCCU（自然跑損）η99.99%單耗0.56kg/t560噸/年η99.98%單耗1.12kg/t↑50%1120噸/年η99.97%單耗1.68kg/t↑200%1680噸/年

ρ6kg/m3單耗0.56kg/tρ8kg/m3單耗0.75kg/t↑34%ρ10kg/m3單耗0.93kg/t↑66%6、催化劑跑損85影響因素分析（1）床層流化質(zhì)量變差（2）催化劑質(zhì)量（3）催化劑在系統(tǒng)中破碎（4）旋分器設(shè)計、制造、安裝質(zhì)量及料腿翼閥的匹配突發(fā)性催化劑跑損：（1）床層流化質(zhì)量變差（2）回收系統(tǒng)設(shè)備損壞、堵塞影響因素分析86CH7催化裂化的三大平衡催化裂化的三大平衡：物料平衡壓力平衡熱量平衡CH7催化裂化的三大平衡催化裂化的三大平衡：877.1物料平衡物料平衡：入方（原料油）＝出方（各產(chǎn)品量之和

注意

(1)回?zé)捰团c回?zé)捰蜐{不計入物料平衡；外甩煉油漿應(yīng)計入物料平衡；原料油與干氣由計量表確定，焦炭由再生熱量計算得到，其它產(chǎn)品則由計量表與大罐計量共同確定。（2）干氣量要扣除其中的煙氣組分如果產(chǎn)品總量/進(jìn)料量>98.5%則數(shù)據(jù)可信。7.1物料平衡物料平衡：入方（原料油）＝出方（各產(chǎn)品量之和887.2壓力平衡兩器壓力平衡：包括兩個平衡7.2.1再生劑循環(huán)線路的壓力平衡推動力：1）再生器頂部壓力（絕壓）2）再生器稀相段靜壓3）淹流管以上密相床層靜壓4）淹流管靜壓5）再斜管靜壓6）滑閥以下斜管的靜壓7.2壓力平衡兩器壓力平衡：包括兩個平衡89阻力：1）沉降器頂部壓力（絕壓）2）沉降器稀相段靜壓3）提升管進(jìn)料口以上部分靜壓4）預(yù)提升段靜壓5）快分或粗旋形成的壓降6）再閥壓降注：管路摩擦阻力壓降小，粗算忽略。阻力：90推動力＝阻力根據(jù)已知量來計算未知量：設(shè)計中用來計算再閥壓降；標(biāo)定中來計算再閥壓降是否在設(shè)計范圍內(nèi)，是否在生產(chǎn)操作中壓降合理。一般再閥壓降：20－40KPa合理推動力＝阻力917.2.2待生劑循環(huán)線路的壓力平衡推動力：1）沉降器頂部壓力（絕壓）2）沉降器稀相段靜壓3）下料口以上密相段靜壓4）待生線路靜壓5）待閥下線路靜壓7.2.2待生劑循環(huán)線路的壓力平衡推動力：92阻力：1）再生器頂部壓力（絕壓）2）稀相段靜壓3）待生出料口以上密相段靜壓（本裝置有2段密相靜壓，分開計算一密、二密）4）大孔分布板壓降6）待閥壓降注：管路摩擦阻力壓降小，粗算忽略。阻力：93推動力＝阻力計算待閥壓降是否正常。床層靜壓KPa＝密度×高度差×9.81×10－37.2.3催化壓力平衡的重要性

知道了以上反應(yīng)－再生系統(tǒng)存在的兩個壓力平衡后，很容易明白催化劑在反再系統(tǒng)是怎么流動的，在正常操作時為何控制壓力平衡的關(guān)系。推動力＝阻力941）是保證催化劑輸送的最關(guān)鍵因素。2）是流化床催化裂化裝置正常運(yùn)行的保障。3）是裝置安全生產(chǎn)的重要因素。由于存在操作波動，裝置有自保聯(lián)鎖系統(tǒng)來保障安全狀態(tài)。7.2.4壓力平衡的控制生產(chǎn)過程中如何控制壓力平衡？1）是保證催化劑輸送的最關(guān)鍵因素。951）推動力增大影響反應(yīng)器或再生器料位下降較快，破壞壓力平衡，嚴(yán)重造成油氣互竄，發(fā)生重大安全事故。2）阻力增大影響催化劑的流化，熱量平衡破壞，生產(chǎn)難以維持，易造成碳堆或死床。3）沉降器壓力用氣壓機(jī)富氣流量和汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速來控制。4）再生器壓力用兩器差壓信號調(diào)節(jié)雙動滑閥來控制。5）待閥控制沉降器料面高度，維持壓力平衡所需的靜壓。1）推動力增大影響反應(yīng)器或再生器料位下降較快，破壞壓力平衡，967.3熱量平衡催化裂化反應(yīng)－－吸熱過程物理吸熱：原料、水汽等升溫化學(xué)吸熱：化學(xué)鍵斷裂、縮合、聚合再生－－放熱過程畫出熱平衡框圖，標(biāo)注框圖進(jìn)出熱量，熱平衡對應(yīng)物料平衡計算，催化裂化計算中一般分成反應(yīng)熱平衡和再生熱平衡。7.3熱量平衡催化裂化97總供熱：＝再生劑帶熱濕煙氣帶熱焦炭吸附熱總耗熱：反應(yīng)需要熱水蒸氣升溫吸熱表面散熱原料從預(yù)熱溫度升溫至反應(yīng)溫度7.3.1反應(yīng)系統(tǒng)熱平衡總供熱：＝總耗熱：7.3.1反應(yīng)系98總供熱：＝焦炭燃燒熱總耗熱：焦炭脫附熱主風(fēng)升溫焦炭升溫帶入水汽升溫吹掃、松動介質(zhì)升溫表面散熱加熱循環(huán)催化劑再生器取熱7.3.2再生系統(tǒng)熱平衡總供熱：＝總耗熱：7.3.2再生系997.3.3反再系統(tǒng)熱平衡催化裂化裝置另一個重要平衡就是熱量平衡。反應(yīng)系統(tǒng)所需全部熱量（包括物理熱和化學(xué)熱）全部由再生燒焦的催化劑供熱。剩余熱由外取熱取走發(fā)生中壓蒸汽。煙氣帶走的高溫?zé)岬接酂徨仩t取走。7.3.3反再系統(tǒng)熱平衡催化裂化裝置另一個重要平衡就是熱量平100CH8催化裂化的一些基本概念必須熟練掌握一些催化裂化的基本概念，判斷裝置運(yùn)行中是否達(dá)到設(shè)計指標(biāo)，分析產(chǎn)品分布是否合理等。轉(zhuǎn)化率對回?zé)捫偷难b置分單程轉(zhuǎn)化率和總轉(zhuǎn)化率CH8催化裂化的一些基本概念必須熟練掌握一些催化裂化的基本101公式中氣體是指干氣和LPG

裝置損失計入干氣回?zé)挶?（回?zé)捰?回?zé)捰蜐{）/新鮮原料=(總轉(zhuǎn)化率/單程轉(zhuǎn)化率)–1公式中氣體是指干氣和LPG

裝置損失計入干氣回?zé)挶?（102空速僅僅反映了反應(yīng)時間的長短，與反應(yīng)速度無關(guān)!反應(yīng)時間對提升管反應(yīng)器空速僅僅反映了反應(yīng)時間的長短，與反應(yīng)速度無關(guān)!反應(yīng)時間對提升103對其它設(shè)備：再生器、沉降器裂化選擇性劑油比（C/O）＝催化劑循環(huán)量/總進(jìn)料

劑油比高，轉(zhuǎn)化率高，生焦多。一般劑油比3－7，汽油方案5－7，柴油方案3－5。對其它設(shè)備：再生器、沉降器104再生器的燒碳強(qiáng)度

G－－催化劑循環(huán)量t/minW－－再生器催化劑藏量tC0、CR－－待劑和再劑含碳量％焦碳中氫碳比＝G(C0-CR)/W再生器的燒碳強(qiáng)度＝G(C0-CR)/W105CH9催化裂化工藝流程催化裂化裝置一般由三部分組成反應(yīng)－再生系統(tǒng)分餾系統(tǒng)吸收－穩(wěn)定系統(tǒng)CH9催化裂化工藝流程催化裂化裝置一般由三部分組成1069.1反應(yīng)－再生系統(tǒng)反應(yīng)部分原料油預(yù)熱后與高溫催化劑在提升管內(nèi)接觸，在500℃左右反應(yīng)2－4秒，裂化成混合油氣去分餾塔分成各油品組份。再生部分在670－700℃下燒去反應(yīng)后催化劑內(nèi)外表面沉積的焦炭，使催化劑恢復(fù)高活性。9.1反應(yīng)－再生系統(tǒng)反應(yīng)部分1079.2分餾系統(tǒng)460－510℃反應(yīng)產(chǎn)物油氣進(jìn)入分餾塔底部，分割出中間產(chǎn)品。塔頂：汽油和富氣側(cè)線：輕柴油至汽提塔

重柴油回?zé)捰退祝河蜐{回?zé)捇蛩Τ鲅b置9.2分餾系統(tǒng)460－510℃反應(yīng)產(chǎn)物油氣進(jìn)入分餾塔底部，分108還有幾個循環(huán)回流取熱，維持全塔熱平衡

塔頂循環(huán)回流一中循環(huán)回流二中循環(huán)回流油漿循環(huán)回流還有幾個循環(huán)回流取熱，維持全塔熱平衡1099.3吸收－穩(wěn)定系統(tǒng)由吸收塔、再吸收塔、解析塔、穩(wěn)定塔組成。利用吸收和精餾的方法將富氣和粗汽油分離成干氣、液化氣、穩(wěn)定汽油。吸收塔將平衡罐的不凝氣吸收后成為貧氣。再吸收塔將貧氣再吸收后成為干氣出裝置。9.3吸收－穩(wěn)定系統(tǒng)由吸收塔、再吸收塔、解析塔、穩(wěn)定塔組成。110解析塔將富吸收油和平衡罐凝縮油混合脫除C2組份，塔底脫乙烷汽油去穩(wěn)定塔做進(jìn)料。穩(wěn)定塔將脫乙烷汽油分餾出C3/C4后，塔底出蒸汽壓飽和的穩(wěn)定汽油產(chǎn)品，塔頂出液化氣產(chǎn)品。解析塔將富吸收油和平衡罐凝縮油混合脫除C2組份，塔底脫乙烷汽111謝謝大家謝謝大家112催化裂化工藝原理技術(shù)培訓(xùn)課件113催化裂化工藝原理培訓(xùn)課作業(yè)題1、催化裂化裝置有什么作用，有何特點(diǎn)？2、催化原料和催化產(chǎn)品有哪些？3、催化裂化有哪些反應(yīng)？4、簡單描述催化裂化反應(yīng)機(jī)理？5、基本明白流態(tài)化概念與催化劑的流化輸送。6、掌握三大平衡，寫出反應(yīng)、再生的熱平衡等式。催化裂化工藝原理培訓(xùn)課作業(yè)題1、催化裂化裝置有什么作用，有何1147、掌握催化裂化的一些基本概念，默寫3個計算式。8、催化裂化裝置有哪些主要系統(tǒng)組成？寫出各系統(tǒng)的作用。9、簡述催化裂化裝置反應(yīng)－再生工藝的作用和幾個重要的控制參數(shù)。10、了解催化裂化的發(fā)展方向。7、掌握催化裂化的一些基本概念，默寫3個計算式。115催化裂化工藝原理技術(shù)培訓(xùn)2006年3月催化裂化工藝原理技術(shù)培訓(xùn)116目錄CH1催化裂化概述CH2原料和產(chǎn)品CH3催化裂化的反應(yīng)種類CH4反應(yīng)機(jī)理與方程式CH5流態(tài)化的基本原理與催化劑輸送CH6反應(yīng)－再生工藝技術(shù)CH7催化裂化的三大平衡CH8催化裂化的一些基本概念CH9催化裂化工藝流程目錄CH1催化裂化概述117CH1催化裂化概述1、概述1）催化裂化是目前我國最重要的二次加工工藝，是最重要的重質(zhì)油輕質(zhì)化過程之一。2）肩負(fù)著我國80%以上汽油與30%以上柴油的生產(chǎn)任務(wù)。CH1催化裂化概述1、概述1183）這是由我國原油重質(zhì)餾分多的特點(diǎn)決定的。4）大于350℃餾分占60%-70%以上5）必須有強(qiáng)大的二次加工工藝，滿足國民經(jīng)濟(jì)對輕質(zhì)油品的需求。3）這是由我國原油重質(zhì)餾分多的特點(diǎn)決定的。1192、我國催化裂化（重油催化）發(fā)展簡述2.1、五十年代引進(jìn)前蘇聯(lián)移動床催化裂化（小球催化劑）1965年五朵金花之一流化催化裂化在撫順石油二廠建成投產(chǎn)五朵金花：催化裂化、催化重整、延遲焦化、尿素脫蠟、微球催化劑與添加劑2、我國催化裂化（重油催化）發(fā)展簡述2.1、五十年代引進(jìn)前蘇1202.2、七十年代分子篩催化劑的出現(xiàn)，帶動了提升管催化裂化技術(shù)的發(fā)展。2.3、1984年石家莊煉油廠大慶全常渣催化裂化的工業(yè)運(yùn)行，翻開了我國重油催化裂化的新篇章。2.4、九十年代初，前郭煉油廠實(shí)現(xiàn)了吉林原油全減壓渣油催化裂化；1998年大慶全減渣在燕化煉油廠實(shí)行了工業(yè)化。2.5、九十年代，催化裂化家族技術(shù)生產(chǎn)低烯烴成為催化裂化技術(shù)的又一新領(lǐng)域。2.2、七十年代分子篩催化劑的出現(xiàn)，帶動了提升管催化裂化技術(shù)1212.6、新世紀(jì)初，兩段提升管催化裂化技術(shù)工業(yè)化，是提升管催化裂化技術(shù)的又一新里程碑2.7、多種汽油降烯烴技術(shù)與催化劑的開發(fā)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，滿足環(huán)保法規(guī)要求。MGD、MIP、FDFCC、ARFCC(輔助提升管)DOCO、LBO等系列降烯烴催化劑2.6、新世紀(jì)初，兩段提升管催化裂化技術(shù)工業(yè)化，是提升管催化122（1）經(jīng)過半個多世紀(jì)的發(fā)展，工藝技術(shù)已非常成熟（2）能最大量生產(chǎn)高RON汽油組分與低碳烯烴（3）原料適應(yīng)性較廣（從VGO、CGO、DAO到AR、VR）

3.催化裂化的技術(shù)特點(diǎn)（1）經(jīng)過半個多世紀(jì)的發(fā)展，工藝技術(shù)已非常成熟3.催化裂化的123（4）反應(yīng)轉(zhuǎn)化深度較高，輕油及LPG收率較高（5）裝置壓力等級不高，操作條件相對緩和，投資較省(相對加氫裂化)（6）LPG中含有大量低分子烯烴，利用價值非常高，能生產(chǎn)出高附加值產(chǎn)品（4）反應(yīng)轉(zhuǎn)化深度較高，輕油及LPG收率較高1244催化裂化的發(fā)展方向1）繼續(xù)改進(jìn)工藝、設(shè)備、催化劑技術(shù)，提高輕收，多吃重劣油，長周期運(yùn)行。2）清潔燃料生產(chǎn)。3）開發(fā)新的催化裂化工藝和催化劑。4）環(huán)保生產(chǎn)，減少污染物排放。5）催化裂化與其它工藝相結(jié)合。6）過程模擬與計算機(jī)過程自控研究應(yīng)用。7）新型的催化裂化材料的開發(fā)。4催化裂化的發(fā)展方向1）繼續(xù)改進(jìn)工藝、設(shè)備、催化劑技術(shù)，提125CH2催化裂化原料和產(chǎn)品主要分餾分油和渣油兩大類。最初催化裂化所用原料有直餾減壓餾分油VGO、焦化重餾分油CGO。后來摻煉更重的油品做為催化裂化原料，減壓渣油、脫瀝青減壓渣油、加氫處理重油等摻入減壓餾分油中混合進(jìn)料。摻入量：受金屬含量和殘?zhí)剂肯拗啤H2催化裂化原料和產(chǎn)品主要分餾分油和渣油兩大類。1262.1.1催化裂化原料：VGO、VR、AR

CGOcokeroil

DAOdeasphaltedoil

比重：0.86-0.93殘?zhí)迹?.3-10

Ni+V：3-10PPmH含量：11.8-13%

氫平衡是制約催化裂化產(chǎn)品分布的關(guān)鍵。2.1原料2.1.1催化裂化原料：VGO、VR、AR

1272.1.2評價催化裂化原料的指標(biāo)：餾分組成、特性因數(shù)K值、相對密度、苯胺點(diǎn)、殘?zhí)?、含硫量、含氮量、金屬含量?）餾分組成：流程范圍300－500℃，密度小于0.92g/cm3。2）烴類族組成：環(huán)烷烴多的原料，易裂化LPG、GAS多，RON高，催化理想原料。2.1.2評價催化裂化原料的指標(biāo)：128烷烴多的原料，易裂化，產(chǎn)氣體高，gas少，RON低。芳烴多，難裂化，LPG、GAS少，生焦量多。烴類的生焦能力排序：芳烴>烯烴>環(huán)烷烴>烷烴3）特性因數(shù)K標(biāo)明原料的裂化性能和生焦傾向，K值越大，易裂化，生焦傾向小。烷烴多的原料，易裂化，產(chǎn)氣體高，gas少，RON低。1294）殘?zhí)挤从沉嗽现猩刮镔|(zhì)的多少。餾分油0.4％，渣油4－8％，生焦大，熱量過剩，因此現(xiàn)在的催化裂化要解決生焦量大的問題，解決剩余熱的問題。5）含硫、含氮4）殘?zhí)?30硫含量多，轉(zhuǎn)化率下降、汽油產(chǎn)率下降、氣體產(chǎn)率上升，產(chǎn)品選擇性差，小于0.3％氮含量多，堿性氮化物能強(qiáng)烈吸附在催化劑表面，中和酸性中心，造成活性降低，小于0.5％；中性氮化物對使油品安定性下降。6）金屬含量：鈉、鐵、鎳、釩、銅要嚴(yán)格限制重金屬含量，對催化劑產(chǎn)生毒素作用，活性下降，選擇性差，生焦大。硫含量多，轉(zhuǎn)化率下降、汽油產(chǎn)率下降、氣體產(chǎn)率上升，產(chǎn)品選擇性131鈉通過電脫鹽控制小于1ug/g。鎳小于10ug/g，釩小于1ug/g。鈉通過電脫鹽控制小于1ug/g。1322.2產(chǎn)品：2.2.1三大產(chǎn)品1）氣體氣體產(chǎn)率10－20％——H2,H2S——C1-C2干氣10-20%——C3-C4液態(tài)烴2）液體：包括汽油、柴油、重柴油、油漿2.2產(chǎn)品：2.2.1三大產(chǎn)品133液體產(chǎn)率80％左右，汽油40－50％，柴油30－45％，油漿5－10％。3）焦炭焦炭產(chǎn)率5－10％。焦炭分為：催化碳、附加焦碳、可汽提焦、污染焦液體產(chǎn)率80％左右，汽油40－50％，柴油30－45％，油漿1342.2.2催化裂化原料和產(chǎn)品特點(diǎn)

products

m%

H%

drygasC1~C2<519~23LPGC3~C410~1614.9~15.5gasolineRON=88~9330~6013.2~14.0原料LCOCN=~4020~40

10~12.5(slurryoil)稠環(huán)芳烴多8.5~10coke只利用燒焦熱5~106~8LCOLightcycleoil輕循環(huán)油，即催化柴油HCOHeavycycleoil重循環(huán)油，即回?zé)捰?.2.2催化裂化原料和產(chǎn)品特點(diǎn)LCO1352.2.3催化裂化產(chǎn)品富含烯烴，是寶貴的化工原料和合成高辛烷值汽油的原料：丁烯、異丁烷－－－高辛烷值汽油異丁烯－－－高辛烷值組份MTBE丙?。郾?、聚丙烯氰丙烷、丁烷－－－裂解制乙烯干氣中的乙烯－－－乙苯、苯乙烯、制氫C3/C4－－－民用液化氣2.2.3催化裂化產(chǎn)品富含烯烴，是寶貴的化工原料和合成高辛1362.3原料與產(chǎn)品分析指標(biāo)1原料指標(biāo)餾程，含水，密度，殘?zhí)挤治鰣蟾娈a(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)控制汽油：10％不大于70℃干點(diǎn)不大于210℃液化氣：C5含量(v/v)不大于3％柴油：閃點(diǎn)不小于55℃2.3原料與產(chǎn)品分析指標(biāo)1原料指標(biāo)137凝固點(diǎn)－10℃，0℃，＋5℃干氣：C3以上含量(v/v)不大于3％油漿：固體含量不大于2g/L密度不大于1000Kg/m3凝固點(diǎn)－10℃，0℃，＋5℃138CH3催化裂化的反應(yīng)種類3.1催化裂化主要的化學(xué)反應(yīng)1催化裂化原料主要由各種烴組成，先從單體烴角度分析其反應(yīng)行為，了解各類烴在FCC條件下發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)

詳細(xì)反應(yīng)見下圖CH3催化裂化的反應(yīng)種類3.1催化裂化主要的化學(xué)反應(yīng)139Feedcomponent

Intermediate

products(進(jìn)料組成)中間產(chǎn)品Cracking

Paraffin&sidechains

paraffin烷烴側(cè)鏈烴naphthene

olefins環(huán)烷烴烯烴Isomerization異構(gòu)化

Aromatization

芳構(gòu)化H-transfer

Cracking

olefiniso-olefinAromatic芳香烴Polymerization聚合

cokeAromatic芳香烴

Cracking

Cracking

Condensation縮合

各種烴類催化裂化反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)示意圖FeedcomponentI140催化裂化工藝原理技術(shù)培訓(xùn)課件1411）烷烴：分解反應(yīng)2）烯烴：分解反應(yīng)、異構(gòu)化反應(yīng)、氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)、芳構(gòu)化反應(yīng)3）環(huán)烷烴：分解反應(yīng)、異構(gòu)化反應(yīng)、氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)4）芳香烴：脫烷基反應(yīng)、側(cè)鏈異構(gòu)化（3個C以上）、多環(huán)縮合反應(yīng)

1）烷烴：分解反應(yīng)1423.2化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)1）烷烴斷鍵在正構(gòu)中間，異構(gòu)在叔C原子的?鍵。2）烯烴很活波，反應(yīng)速率快，催化主要反應(yīng)。分解反應(yīng)速率2倍烷烴，規(guī)律與烷烴相似，3.2化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)143異構(gòu)有骨架異構(gòu)、雙鍵位移異構(gòu)、幾何異構(gòu)三種。氫轉(zhuǎn)移造成汽油飽和和催化劑失活。氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)比分解反應(yīng)慢的多。低溫高活性有利于氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)，高溫相對抑止氫轉(zhuǎn)移，生產(chǎn)高辛烷值汽油。芳構(gòu)化主要是脫氫形成。異構(gòu)有骨架異構(gòu)、雙鍵位移異構(gòu)、幾何異構(gòu)三種。1443）環(huán)烷烴斷鍵成烯烴和斷側(cè)鏈?zhǔn)錍原子的?鍵，速率較快。氫轉(zhuǎn)移生成大環(huán)和芳烴。4）芳核在催化裂化條件下極穩(wěn)定。脫烷基反應(yīng)在側(cè)鏈C-C之間，側(cè)鏈長易斷裂。總的來說分解反應(yīng)是主反應(yīng)：分解速率烯烴>環(huán)烷烴、異構(gòu)烷烴>正構(gòu)烷烴>芳烴辛烷值大小順序：芳烴、異構(gòu)烯烴>異構(gòu)烷烴、烯烴>環(huán)烷烴>正構(gòu)烷烴3）環(huán)烷烴斷鍵成烯烴和斷側(cè)鏈?zhǔn)錍原子的?鍵，速率較快。氫轉(zhuǎn)移145總結(jié)催化裂化反應(yīng)存在5種：分解（裂化）反應(yīng)氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)異構(gòu)化反應(yīng)芳構(gòu)化反應(yīng)縮合、聚合等生焦反應(yīng)總結(jié)催化裂化反應(yīng)存在5種：146CH4催化裂化化學(xué)反應(yīng)機(jī)理4.1正碳離子學(xué)說1、正碳離子的生成

H正碳離子:缺少一對價電子的碳所形成的烴離子，RCH+正碳離子來源:一個烯烴分子獲得一個氫離子H+

H+來源：催化劑表面CH4催化裂化化學(xué)反應(yīng)機(jī)理4.1正碳離子學(xué)說1472、反應(yīng)機(jī)理以正十六烯催化裂化反應(yīng)為例說明正碳離子學(xué)說正十六烯從催化劑表面獲得一個H+生成正碳離子或者正十六烯從已生成正碳離子獲得H+

HC16H32+C3H7+C5H11-C-C10H21+C3H6+2、反應(yīng)機(jī)理148大正碳離子不穩(wěn)定，容易在β位上斷裂

HβHC5H11-C-CH2-C9H19C5H11-C=CH2+CH2-C8H17

+

+生成的正碳離子是伯正碳離子，伯正碳離子不夠穩(wěn)定易于變成仲正碳離子，又接著在β位置上斷裂。繼續(xù)反應(yīng)直至不能再斷裂的小正碳離子（C3H7+、C4H9+）為止。

正碳離子將H+還原給催化劑，本身變成烯烴，反應(yīng)終止C3H7+C3H6+H+遵循正碳離子反應(yīng)機(jī)理的反應(yīng)結(jié)果是產(chǎn)品中C3、C4、異構(gòu)物較多大正碳離子不穩(wěn)定，容易在β位上斷裂149正碳離子的穩(wěn)定程度依次是：叔正碳離子>仲正碳離子>伯正碳離子正碳離子的穩(wěn)定程度依次是：1504.2石油餾分的催化裂化反應(yīng)前面從單體烴角度，討論了催化裂化過程中發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)和反應(yīng)機(jī)理，但這些研究還不能解決一些生產(chǎn)實(shí)際問題（如原料生焦）。因催化原料畢竟不是單體烴，而是組成復(fù)雜的石油餾分

在FCC反應(yīng)過程中，石油餾分中的各種烴類相互之間究竟會發(fā)生什么影響？影響的結(jié)果又如何？這些都無法從單體烴的裂化反應(yīng)中得到考察4.2石油餾分的催化裂化反應(yīng)前面從單體烴角度，討論了催化裂151研究表明，石油餾分(vGO)的FCC反應(yīng)屬于氣-固非均相催化反應(yīng)1、氣-固非均相催化反應(yīng)過程---七個步驟

外擴(kuò)散原料分子由主氣流擴(kuò)散到催化劑外表面

內(nèi)擴(kuò)散原料分子由催化劑外表面擴(kuò)散到內(nèi)表面

吸附原料分子在催化劑內(nèi)表面吸附

反應(yīng)原料分子反應(yīng)生成產(chǎn)物

脫附產(chǎn)物分子從催化劑內(nèi)表面脫附

內(nèi)擴(kuò)散產(chǎn)物分子從催化劑內(nèi)表面擴(kuò)散到外表面

外擴(kuò)散產(chǎn)物分子由催化劑外表面擴(kuò)散到主氣流構(gòu)成表面化學(xué)反應(yīng)FCC反應(yīng)的控制步驟反應(yīng)先決條件研究表明，石油餾分(vGO)的FCC反應(yīng)屬于氣-固非均相催化152吸附能力：

稠環(huán)芳烴>稠環(huán)環(huán)烷烴>烯烴>單烷基側(cè)鏈單芳>環(huán)烷烴>烷烴反應(yīng)能力：烯烴>大分子單烷基側(cè)鏈單芳>異構(gòu)烷烴、環(huán)烷烴>正構(gòu)烷烴>稠環(huán)芳烴從以上分析看出，吸附能力強(qiáng)的烴分子將首先占據(jù)cat.活性中心進(jìn)行反應(yīng)。但若吸附能力強(qiáng)，反應(yīng)能力卻差，則會阻礙其它烴分子反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，在一定反應(yīng)條件下，各種烴類在cat.上的吸附能力和反應(yīng)能力有很大差別吸附能力：從以上分析看出，吸附能力強(qiáng)的烴分子將153稠環(huán)芳烴吸附力最強(qiáng)，反應(yīng)速率最差，易生焦，不是理想催化原料。環(huán)烷烴吸附力和反應(yīng)速率都不錯，是催化比較理想的原料。稠環(huán)芳烴吸附力最強(qiáng)，反應(yīng)速率最差，易生焦，不是理想催化原料。154

2、石油餾分FCC反應(yīng)特點(diǎn)

（1）催化裂化是一個復(fù)雜的平行-順序反應(yīng)

平行-順序反應(yīng)的重要特征重質(zhì)油中間餾分汽油氣體

縮合產(chǎn)物焦炭2、石油餾分FCC反應(yīng)特點(diǎn)平行-順序反應(yīng)的155（2）提升管內(nèi)催化反應(yīng)有一次反應(yīng)和二次反應(yīng)。一次反應(yīng)完成的初產(chǎn)物繼續(xù)進(jìn)行二次反應(yīng)。有利的：烯烴異構(gòu)化、烯烴和烷烴氫轉(zhuǎn)移生成穩(wěn)定的烷烴和芳香烴。不利的：烯烴分解成干氣、丙稀和丁烯氫轉(zhuǎn)移飽和、烯烴和高分子芳烴縮合成焦。（2）提升管內(nèi)催化反應(yīng)有一次反應(yīng)和二次反應(yīng)。156因此在FCC生產(chǎn)中控制二次反應(yīng)就出現(xiàn)了幾種操作方式：

回?zé)捰突責(zé)挷僮饔蜐{的全回?zé)挷僮鲉纬剔D(zhuǎn)化的非回?zé)挷僮饕虼嗽贔CC生產(chǎn)中控制二次反應(yīng)就出現(xiàn)了幾種操作方式：1574.3重油（渣油）的催化裂化反應(yīng)重油和餾分油的FCC是有差別的。4.3.1、渣油組成特點(diǎn)與減壓餾分油比較，渣油在化學(xué)組成上有以下特點(diǎn)：（1）多環(huán)芳烴及膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的含量較高渣油作催化原料時，會導(dǎo)致原料的殘?zhí)恐翟黾?，焦炭產(chǎn)率升高4.3重油（渣油）的催化裂化反應(yīng)重油和餾分油的FCC是有差158以下列舉了2個廠的餾分油和渣油的原料分析差別VGOVRVGOAR殘?zhí)?，m%0.27.50.15.0

Nim％0.24.3（2）渣油重金屬含量高，對催化劑影響大以下列舉了2個廠的餾分油和渣油的原料分析差別159鎳：一般沉積在催化劑基質(zhì)上，高溫下不會轉(zhuǎn)移到分子篩微孔中，不破壞催化劑結(jié)構(gòu)，故對催化劑活性影響不大。但鎳促進(jìn)脫氫反應(yīng)，使催化劑選擇性變差，致使氣體和焦炭產(chǎn)率增加

若氣體中H2/CH4比值較高，說明鎳污染嚴(yán)重鎳：一般沉積在催化劑基質(zhì)上，高溫下不會轉(zhuǎn)移到分子篩微孔中，不160釩：一般沉積在催化劑基質(zhì)上，并會轉(zhuǎn)移到分子篩上，破壞催化劑結(jié)構(gòu)，致使催化劑永久性失活，對催化劑活性影響大

我國原油一般Ni/V>1.0釩：一般沉積在催化劑基質(zhì)上，并會轉(zhuǎn)移到分子篩上，破壞催化劑結(jié)161鈉：加速釩的破壞作用。鈉和釩對催化劑的降活作用具有加和性

必須重視原油預(yù)處理，提高脫鹽效率，脫后含鹽＜3mg/l；其中Na+＜1mg/l。鈉：加速釩的破壞作用。鈉和釩對催化劑的降活作用具有加和性162（3）硫、氮雜質(zhì)含量較高